JP4899568B2 - ネットワークシステム及び音響信号処理装置 - Google Patents

Description

この発明は、複数のノード間で音響信号の伝送を行うためのネットワークシステム及び、このようなネットワークシステムを構成する音響信号処理装置に関する。

従来から、複数のノード間で音響信号の伝送を行うためのオーディオネットワークシステムが知られており、コンサート、演劇、音楽製作、構内放送等において用いられている。このようなオーディオネットワークシステムの例としては、以下の非特許文献１乃至３に記載のような、ＣｏｂｒａＮｅｔ（商標），ＳｕｐｅｒＭＡＣ（商標），ＥｔｈｅｒＳｏｕｎｄ（商標）が知られている。

「CobraNet(TM)」、[online]、バルコム株式会社、［平成１８年３月２１日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.balcom.co.jp/cobranet.htm＞ 「SuperMAC(TM) - Sony Pro Audio Lab, Oxford」、[online]、Sony Pro Audio Lab、［平成１８年３月２１日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.sonyoxford.co.uk/pub/supermac/＞ Carl Conrad、「EtherSound(TM) in a studio environment」、[online]、Digigram S.A.、［平成１８年３月２１日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.ethersound.com/news/getnews.php?enews_key=101＞

また、オーディオネットワークシステムには、一般的に、アナログ入力，アナログ出力，デジタル入力，デジタル出力，ミキシング，エフェクト付与，録音再生，リモート制御，あるいはこれらの組み合わせ等の各種機能を有する音響機器を任意に接続できることが要望される。

しかしながら、オーディオネットワークシステムを含め、従来のネットワークシステムには、以下のような問題があった。
まず、音響信号の伝送に用いることのできる回線数はネットワーク帯域の上限までに限られる一方、物理的に伝送可能な回線数は、ネットワークの構成によって変化し、論理的に計算される上限帯域幅が得られるとは限らなかった。例えば、送信元のノードから末端のノードまでのノード数によってデータが届くまでの時間が変わり、かつ、全ノードにデータが届くまで次の通信をしないため、ネットワークを構成するノード数が多いとデータの転送に時間がかかり、帯域をロスする等である。

従って、どのノードからどのノードに対して何チャンネル（ｃｈ）の波形データの送受信を行うか、といったことを予め考慮してネットワークシステムにおける機器接続のトポロジーを設計しなければならず、設計が難しいという問題があった。
また、行いたい音響信号の伝送に必要な伝送ｃｈ数が一旦構築したネットワークで得られるネットワーク帯域の上限を超えた場合、新たにネットワークカード等の機器を追加することでしか帯域幅を拡張することができず、すなわち伝送可能ｃｈ数を増加させることもできなかった。また、追加したとしても、新たに追加した機器をネットワークに接続するための配線を行わなければならないため、伝送可能ｃｈ数を増加させるための作業が面倒であるという問題もあった。

この発明は、このような問題を解決し、複数のノード間で音響信号の伝送を行うためのネットワークシステムを構築する場合に、ネットワークに一定の伝送帯域幅を維持できるようにすると共に、伝送帯域幅の増加も容易に行えるようにすることを目的とする。

上記の目的を達成するため、この発明のネットワークシステムは、それぞれ受信手段及び送信手段を２組備えた複数のノードを、順次、あるノードの１組の受信手段及び送信手段と別のノードの１組の送信手段及び受信手段とを通信ケーブルで接続し、接続された各ノード間において双方向のデータ伝送が可能なネットワークシステムにおいて、上記複数のノードのうち１のノードがマスタノードとなり、上記マスタノードが、Ｎ（Ｎは整数）チャンネルの音響信号のデータを含むパケットを、サンプリング周期毎に形成してループ状に形成された伝送路における次のノードに送信するとともに、そのマスタノードが直前のサンプリング周期にて送信し上記ループ状の伝送路を巡回した上記パケットを、サンプリング周期毎に上記ループ状の伝送路における前のノードから受信し、上記接続された各ノード間においては、上記パケットが、上記サンプリング周期毎に上記ループ状の伝送路を一方向に巡回し、上記通信ケーブルにより上記複数のノードがカスケード状に接続された場合には、その複数のノードのうち両端のノードで上記パケットの伝送を折り返すことにより上記各ノード間で上記パケットが巡回するループ状の伝送路を１つ形成して、その伝送路に上記サンプリング周期毎に１つの上記パケットを巡回させることにより、その各ノード間でＮチャンネルの音響信号の伝送を行い、上記カスケード状に接続された複数のノードのうち両端のノード同士が接続され上記複数のノードがリング状に接続された場合には、上記両端のノードが上記折り返しに代えてそのノード間での双方向の伝送を開始することにより、上記各ノード間で上記パケットが巡回するループ状の伝送路であってパケットの伝送方向が互いに異なるものを２つ形成して、一方の伝送路に第１の上記パケットを巡回させ、他方の伝送路に第１の上記パケットと異なるチャンネルの音響信号のデータを含む第２の上記パケットを巡回させることで、その各ノード間で２Ｎチャンネルの音響信号の伝送を行うようにしたものである。

このようなネットワークシステムにおいて、上記複数のノードがリング状に接続された場合の伝送動作を、二重化ループモードに指定するモード指定手段を設け、上記二重化ループモードが指定されている場合は、上記２Ｎチャンネルの音響信号の伝送に代えて、上記形成されたループ状の２つの伝送路で同じ音響信号のデータを含むパケットを巡回させることによりＮチャンネルの音響信号の伝送を二重化して行うようにするとよい。
さらに、上記複数のノードがリング状に接続された場合に、その接続により形成されたループ状の伝送路におけるパケットの巡回を確認する確認手段を設け、その確認手段によりパケットの巡回が確認された場合に、上記形成されたループ状の伝送路における上記音響信号のデータを含むパケットの巡回を開始するようにするとよい。

また、この発明の音響信号処理装置は、受信手段及び送信手段を２組備えた音響信号処理装置において、その音響信号処理装置は、複数の音響信号処理装置を、順次、ある装置の１組の受信手段及び送信手段と別の装置の１組の送信手段及び受信手段とを通信ケーブルで接続し、接続された音響信号処理装置間において双方向のデータ伝送が可能であり、上記複数の音響信号処理装置のうち特定の１の装置が、Ｎ（Ｎは整数）チャンネルの音響信号のデータを含むパケットを、サンプリング周期毎に形成してループ状に形成された伝送路における次の音響信号処理装置に送信するとともに、その特定の１の装置が直前のサンプリング周期にて送信し上記ループ状の伝送路を巡回した上記パケットを、サンプリング周期毎に上記ループ状の伝送路における前の音響信号処理装置から受信し、上記接続された各装置間においては、上記パケットが、上記サンプリング周期毎に上記ループ状の伝送路を一方向に巡回するネットワークシステムを構成するものとし、上記２組の受信手段及び送信手段のうちの１組のみにて上記双方向のデータ伝送が可能な第１の状態において、その双方向のデータ伝送が可能な受信手段が受信した上記パケットを、同じ組の送信手段から送信する折り返し動作により、上記サンプリング周期毎にＮチャンネルの音響信号の伝送を行い、上記２組の受信手段及び送信手段のいずれも上記双方向のデータ伝送が可能な第２の状態となったことを検知し、その検知に応じて、上記折り返しを中止して、一方の組の受信手段が受信した上記パケットを他方の組の送信手段から送信する双方向動作に移行し、パケットの伝送方向が互いに異なる２つの上記伝送路について相互に異なるチャンネルの音響信号のデータを含む上記パケットを伝送することにより、上記サンプリング周期毎に２Ｎチャンネルの音響信号の伝送を行う通信制御手段を設けたものである。

このような音響信号処理装置において、二重化ループモードを設定するモード設定手段を設け、上記通信制御手段が、上記二重化ループモードが設定されている場合は、上記検知に応じて同じ音響信号のデータを含む上記パケットを２つの上記伝送路に伝送することにより、上記２Ｎチャンネルの音響信号の伝送に代えて、Ｎチャンネルの音響信号の伝送を二重化して行うようにするとよい。
さらに、上記通信制御手段が、上記第１の状態から上記第２の状態となったことを検知したことに応じて、上記２つの伝送路におけるパケットの巡回をそれぞれ確認し、そのパケットの巡回が確認された場合に上記双方向動作に移行するようにしるとよい。

以上のようなこの発明のネットワークシステムによれば、複数のノード間で音響信号の伝送を行うためのネットワークシステムを構築する場合に、ネットワークに一定の伝送帯域幅を維持できるようにすると共に、伝送帯域幅の増加も容易に行えるようにすることができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
まず、図１に、この発明のネットワークシステムの実施形態であるオーディオネットワークシステムの概略を示す。
図１（ａ）に示すように、このオーディオネットワークシステム１は、それぞれ単方向の通信を行う受信手段である受信インタフェース（Ｉ／Ｆ）と送信手段である送信Ｉ／Ｆの組を２組備えたノードＡ〜Ｃを、通信ケーブルＣＢで順次接続することにより構成したものである。ノードＡにおいては、受信Ｉ／Ｆ＿ＡＲ１と送信Ｉ／Ｆ＿ＡＴ１が１組のＩ／Ｆで、受信Ｉ／Ｆ＿ＡＲ２と送信Ｉ／Ｆ＿ＡＴ２がもう一組のＩ／Ｆである。ノードＢ及びＣについても、符号の先頭の文字「Ａ」を「Ｂ」あるいは「Ｃ」に置き換えたＩ／Ｆが、同様な関係に当たる。

そして、ノード間の接続は、１組の受信Ｉ／Ｆ及び送信Ｉ／Ｆを、別のノードの１組の送信Ｉ／Ｆ及び受信Ｉ／Ｆとそれぞれ通信ケーブルＣＢで接続することにより行っている。例えば、ノードＡとノードＢとの間では、受信Ｉ／Ｆ＿ＡＲ２と送信Ｉ／Ｆ＿ＢＴ１とを接続すると共に、送信Ｉ／Ｆ＿ＡＴ２と受信Ｉ／Ｆ＿ＢＲ１とを接続している。また、ノードＢとノードＣとの間では、ノードＢのもう１組のＩ／Ｆと、ノードＣの１組のＩ／Ｆとを接続している。
なお、図１に示す各ノードは、アナログ入力，アナログ出力，デジタル入力，デジタル出力，ミキシング，エフェクト付与，録音再生，リモート制御，あるいはこれらの組み合わせ等の各種機能を有する音響信号処理装置である。ノード毎に機能が違っていても当然構わない。

ここで、（ａ）に示すように、各ノードを、端部を有する１本のラインのように接続した状態を、カスケード接続と呼ぶことにする。そしてこの場合、各ノード間を結ぶケーブルＣＢにより、破線で示すように１つの循環するデータ伝送経路を形成することができ、各ノードは、この経路でパケットを伝送し、そのパケットに対して必要な情報を読み書きすることにより、経路上の任意のノードとの間でデータの送受信を行うことができる。
なお、図１ではケーブルを２本示しているが、１組の受信Ｉ／Ｆと送信Ｉ／Ｆとを近接してあるいは一体として設ければ、２本を束ねて１本にしたケーブルにより、１組のＩ／Ｆ間の接続を行うことも可能である。

また、（ａ）に示したカスケード接続に加え、両端のノードで使用していないＩ／Ｆ同士も通信ケーブルＣＢで接続すると、（ｂ）に示すように、循環するデータ伝送経路を２つ形成することができる。そして、各ノードは、これらの経路でそれぞれパケットを伝送し、そのパケットに対して必要な情報を読み書きすることにより、経路上の任意のノードとの間でデータの送受信を行うことができる。このような状態を、ループ接続と呼ぶことにする。

なお、各ノードには、必要なＩ／Ｆを設ければ、（ｃ）に示すように、外部機器Ｎを接続し、外部機器Ｎから受信したデータをパケットに書き込んで他のノードに送信したり、パケットから読み出したデータを外部機器Ｎに送信したりすることもできる。
このような外部機器Ｎとしては、例えば外付けのコンソールが考えらる。そして、コンソールがユーザから受け付けた操作に応じたコマンドをノードＢに送信し、ノードＢがこれをパケットに書き込んで他のノードに送信したり、他のノードがパケットに書き込んで送信してきた応答やレベルデータ等をノードＢが読み出してコンソールに送信し、コンソールにおける操作子状態の表示やレベル表示に使用するといった動作を行わせることが考えられる。

次に、図２に、上述した伝送経路で伝送されるパケットの構成例を示す。
図２に示すように、このパケット１００は、サイズが１２８２バイトであり、先頭から順に、ヘッダ１０１，管理データ１０２，波形データ（オーディオデータ）１０３，制御データ１０４，ＦＣＳ（Frame Check Sequence）１０５からなる。

そして、ヘッダ１０１は、計２２バイトのデータであり、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronic Engineers）８０２．３で規定されるプリアンブル，ＳＦＤ（Start Frame Delimiter），宛先アドレス，送信元アドレス，長さを記載する。
なお、このオーディオネットワークシステム１においては、送信Ｉ／Ｆから送出されるパケットは、１本の接続ケーブルＣＢで接続された受信Ｉ／Ｆにしか届かないから、アドレスの記載はあまり意味がない。そこで、宛先アドレスとしては、例えばブロードキャストを示すアドレスを記載し、送信元アドレスとしては、送信元のノードを示すＩＤ等を記載することが考えられる。このＩＤとしては、送信Ｉ／ＦのＭＡＣ（Media Access Control）アドレスを記載してもよいが、これに限られることはない。

また、管理データ１０２は、８バイトのデータであり、オーディオネットワークシステム１内の各ノードがパケットに含まれるデータの管理に利用するデータとして、パケット通し番号，各サンプリング周期内のパケット番号，サンプル遅れ値，波形データ１０３中の波形データのｃｈ数を記載する。

そして、波形データ１０３の領域としては１０２４バイトを確保し、音響信号のデータである１サンプル３２ビットの波形データを２５６ｃｈ分記載できる。すなわち、パケット１００には一度に２５６種類の波形データを記載して伝送を行うことができる。なお、伝送すべき波形データがない場合でも、無音を示すデータ等、何らかのデータを記載し、データサイズは一定にする。

また、制御データ１０４の領域としては２２４バイトを確保し、ここには、各ノードに動作を指示するためのコマンドや、それに対する応答、レベル表示に使用するレベルデータ等、様々なデータを記載することができる。
通常のイーサネット（登録商標）のパケットをこのサイズに入るように分割して記載し、パケットの受信側で複数のパケット１００からデータを取り出して結合し、分割前のパケットを復元することにより、通常のイーサネットのパケットをノード間で転送することもできる。イーサネットパケットの最大サイズは１５２６バイトであるので、２２４バイトずつに分割して送信するとすると、最大でも７パケットに分ければ送信が可能である。また、制御データ１０４についても、伝送すべきデータがない場合にもダミーのデータを記載して、データサイズが一定になるようにする。
ＦＣＳ１０５は、ＩＥＥＥ８０２．３で規定される、フレームのエラーを検出するためのフィールドである。

次に、図３に、図２に示したパケット１００の伝送タイミングを示す。
この図に示すように、オーディオネットワークシステム１においては、パケット１００を、９６ｋＨｚ（キロヘルツ）のサンプリング周期１周期である１０．４μｓｅｃ（マイクロ秒）毎に１つ、ノード間で伝送させるようにしている。そしてこのことにより、各サンプリング周期に、２５６の伝送ｃｈについて、それぞれ１サンプル分の波形データを、各ノードに送信することができる。

１Ｇｂｐｓ（ギガビット・パー・セカンド）のイーサネット（登録商標）方式のデータ転送を採用すれば、パケット１００の時間長は、１ナノ秒×８ビット×１２８２バイト＝１０．２６μｓｅｃであり、１サンプリング周期内に伝送が完了する。
なお、１２８２バイトの場合、計算上は１ｓｅｃ／１０．２６μｓｅｃ＝９７．４７ｋＨｚのサンプリング周期まで対応可能であり、９６ｋＨｚのサンプリング周期であれば、１０．４μｓｅｃ／８ビット／１ナノ秒＝１３００バイトのパケットサイズまで伝送可能である。しかし、ノード間での伝送遅延を考慮し、パケットサイズには多少の余裕を持たせることが好ましい。

次に、図４に、オーディオネットワークシステム上での図２に示したパケットの伝送状況を示す。
ここでは、ノードＡからノードＤまでの４つのノードをカスケード接続したオーディオネットワークシステムを考える。そして、このシステム内の各ノードに図２にパケット１００を循環させる場合、いずれか１つのノードをマスタノードに定め、そのノードのみが新たなパケット（通し番号の異なるパケット）の生成を行う。また、そのマスタノードがワードクロックの生成も行う。マスタノード以外のノードはスレーブノードである。

そして、マスタノードＣが最初に図で右向きに、ノードＤに向かってパケットを送信するとすると、そのパケットは、破線で示すように、ノードＣ→Ｄ→Ｃ→Ｂ→Ａ→Ｂ→Ｃの順で伝送され、ノードＣに戻ってくる。また、この伝送の際、各ノードは、パケットを受信してから送信するまでに、他のノードから受信すべき波形データや制御データをパケットから読み取り、また他のノードに送信すべき波形データや制御データをパケットに書き込む。
そして、マスタノードは、パケットが伝送路を１周して戻ってくると、そのパケットの管理データ１０２を書き換えて次のサンプル周期のパケットを生成し、ワードクロックのタイミングと合わせてそのパケットの送信を開始する。なおこのとき、マスタノードも他のノードと同様にパケットに対してデータの読み書きを行う。

以上を繰り返すことにより、１サンプリング周期につき１つのパケットに、（ａ）から（ｅ）に時系列的に示すように、各ノードを巡回させることができる。これらの図において、黒塗りの矢印はパケットの先頭を、黒丸はパケットの末端を示す。線の矢印は、パケットの切れ目を分かり易くするために記載したものである。
なお、各ノードは、パケットの全てを受信してからデータの読み書きや次のノードへの送信を行う必要はなく、先頭から必要なバイト数だけ受信したら、データの読み書きや次のノードへの送信の処理を開始してしまってよい。そしてその後、パケットの末端まで、受信するのとほぼ同じ速さでデータの読み書きや送信を行って行けばよい。

なお、両端のノード以外のノードは、１周のうちに２度パケットを通過させることになるが、このうちデータの読み書きを行うのは１度のみである。どちらで読み書きを行うかは、最初にパケットを通過させる時、図で右向きにパケットを通過させる時等、任意に定めればよい。読み書きを行わない場合には、単に送信元アドレスだけ書き換えてパケットの残りの部分はスルーさせればよい。

また、各ノードにおいて、パケットのデータを書き換えるためや、受信側と送信側のクロックの差を吸収するために、パケットの受信時バッファリングを行う必要があるので、パケットの受信開始から送信開始まで幾分かのタイムラグが生じる。しかし、次のワードクロックのタイミングまでに、マスタノードが送信したパケットのうち、次のパケットの先頭部分を生成して送信を開始できる程度の部分がマスタノードに戻ってきていれば、その後順次受信するデータを次のパケットの生成に用いることにより、問題なく次のパケットの生成と送信を行うことができる。

カスケード接続の場合、以上のようなパケットの伝送に際し、例えばｉ−１番目のサンプリング周期のパケットｉ−１には、ノードＣに戻ってくる時点では、各ノードがｉ−１番目のサンプリング周期に送信する波形データが記載されている。そして、ノードＣがこのデータに基づいてｉ番目のサンプリング周期のパケットｉを生成する時点では、そのパケットｉには、ノードＣ自身がｉ番目のサンプリング周期に送信する波形データを書き込んだ部分以外は、依然としてｉ−１番目のサンプリング周期の波形データが記載されたままである。

そしてその後、伝送経路を１周するうちに、各ノードが所定の位置にｉ番目のサンプリング周期に送信する波形データを書き込むことにより、ノードＣに戻ってくる時点では、パケットｉは、各ノードがｉ番目のサンプリング周期に送信する波形データが記載された状態となる。
ただし、伝送経路の途中においては、パケットｉには、ｉ−１番目のサンプリング周期に送信された波形データと、ｉ番目のサンプリング周期に送信された波形データとが混在することになる。しかし、パケットｉから波形データを読み取ったノードにおいて、既にｉ番目のサンプリング周期に送信する波形データを書き込んだノードの波形データを、１サンプル分遅延させて処理に用いるようにすれば、各ノードから送信されてきた波形データのサンプリング周期を揃えて処理を行うことができる。

どのノードからの波形データについて遅延を行えばよいかは、ノードの接続順や、各ノードがいつ書き込みを行うかによって異なるが、これらの規則を把握していれば、その規則に基づいて導き出すことはできる。例えば、各ノードが最初にパケットを通過させる時にデータの書き込みを行うのであれば、自ノードより伝送経路の上流に位置するノードから送信されてきた波形データについて遅延を行えばよい。
なお、ここではカスケード接続の場合の場合のパケット転送方式及びデータの読み書き方式について説明したが、ループ接続の場合も、基本部分については同様である。すなわち、１サンプリング周期につき１つのパケットを伝送路に沿って１周させ、その間に各ノードが１回ずつパケットに対して必要なデータの読み書きを行う。

しかし、図１に示したように、ループ接続の場合、１つのオーディオネットワークシステム中に伝送経路が２つできるため、それぞれの伝送路についてパケットを１つずつ循環させる。そして、どちらの伝送経路のパケットも、マスタノードが生成し、ワードクロックのタイミングで送信を開始する。
そして、ループ接続の場合、２つの伝送経路のパケットに同じデータを書き込んで循環させる二重化通信と、２つの伝送経路のパケットに別々のデータを書き込んで循環させる二倍化通信とを、選択的に行うことができる。

このうち、二重化通信の場合には、パケットは２つになっても同じデータを記載するため、１サンプリング周期当たりに伝送可能な情報量、すなわち通信の帯域幅は、カスケード接続の場合と同じである。しかし、１ヶ所で断線が生じても速やかにカスケード接続の伝送に移行し、同じ帯域幅でのデータ伝送を維持することができる。また、２つのパケットの内容を比較することにより、データが正確に伝送されているかどうかを確認することができる。
一方、二倍化通信の場合には、１サンプリング周期当たりにパケット２つ分のデータを伝送可能であるから、通信の帯域幅を、カスケード接続の場合の２倍にすることができる。

このオーディオネットワークシステムにおいては、以上のような方式のデータ伝送を行うことにより、１サンプリング周期内にパケットを１周させることのできる程度のノード数であれば、ネットワーク内で常にパケットのサイズに応じた一定の伝送帯域幅を確保することができる。そして、この帯域幅は、特定のノード間でのデータ伝送量の多寡には影響されない。
また、カスケード接続によりネットワークシステムを構築した場合、その両端のノードを接続することにより、容易に伝送帯域幅を２倍にしたり（二倍化）、伝送の冗長性を高めて断線に対する耐性を向上させたり（二重化）することができる。

次に、以上説明してきたようなパケットの伝送を行うためのハードウェア及びその動作について説明する。
まず、図５に、上述のオーディオネットワークシステム１を構成する各ノードとなる音響信号処理装置のハードウェア構成を、パケット伝送に関連する部分を中心に示す。
図５に示すように、この音響信号処理装置２は、第１，第２のデータ入出力部１０，２０、第１，第２の受信Ｉ／Ｆ３１，３３、第１，第２の送信Ｉ／Ｆ３４，３２、セレクタ３５〜３８、信号処理部３９及び制御部４０を備える。

このうち、第１，第２の受信Ｉ／Ｆ３１，３３及び第１，第２の送信Ｉ／Ｆ３４，３２は、図１に示した２組の受信Ｉ／Ｆ及び送信Ｉ／Ｆと対応する通信手段であり、通信ケーブルの接続に際しては、第１の受信Ｉ／Ｆ３１と第１の送信Ｉ／Ｆ３４とを１組とし、第２の送信Ｉ／Ｆ３２と第２の受信Ｉ／Ｆ３３とを１組とする。これらのＩ／Ｆは、上述した１サンプリング周期内のパケット伝送に十分な能力を有していれば、どのような通信方式でデータ通信行うＩ／Ｆであってもよいが、ここでは１Ｇｂｐｓのイーサネット方式のデータ転送を行うＩ／Ｆを採用している。

また、信号処理部３９は、音響信号処理装置２が有する音響信号処理に関する機能を実現するモジュールである。どのような信号処理を行う機能を有するかは、装置の種類によって大きく異なる。例えば、１ｃｈの波形データの入力を受け付けてそれを単にアナログ信号に変換して出力するものであってもよいし、多ｃｈの波形データに対してミキシング処理を行い、その結果を多ｃｈの波形データとして出力するものであってもよい。
制御部４０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備え、音響信号処理装置２全体の制御を行う制御手段であり、ＣＰＵがＲＯＭ等に記録された適当なプログラムを実行することにより、その制御に係る種々の処理を行う。その処理の内容については、後述する。

また、第１，第２のデータ入出力部１０，２０はそれぞれ、対応する受信Ｉ／Ｆから受信したパケットに対してデータの読み書きを行う手段である。そして、これらの入出力部の機能は同等なものであるので、第１のデータ入出力部１０について代表して説明する。
第１のデータ入出力部１０は、データ抽出部１１，波形入力用ＦＩＦＯ１２，波形出力用ＦＩＦＯ１３，制御入力用ＦＩＦＯ１４，制御出力用ＦＩＦＯ１５，フレームバッファ１６を備える。また、第１の受信Ｉ／Ｆ３１が接続先から受信したキャリア信号であるネットワーククロックＮＣ１の供給を受けてそれに従って動作する。

そして、第１の受信Ｉ／Ｆ３１は、受信したパケットのデータを、データ抽出部１１とフレームバッファ１６にそれぞれ入力する（ここではセレクタ３８では第１の受信Ｉ／Ｆ３１からの入力が選択されているとする）。
そしてこのうち、データ抽出部１１は、受信したデータのうち、読み出すべき波形データを波形入力用ＦＩＦＯ１２に書き込み、読み出すべき制御データを制御入力用ＦＩＦＯ１４に書き込み、それ以外のデータは破棄する機能を有する。そして、波形入力用ＦＩＦＯ１２に書き込まれたデータは信号処理部３９が、制御入力用ＦＩＦＯ１４に書き込まれたデータは制御部４０が、それぞれファーストイン・ファーストアウトで読み出し、信号処理及び制御に使用する。

なお、波形データについては、制御部４０が、少なくともどの伝送ｃｈのデータを読み取るべきか把握しており、そのデータがパケットの何バイト目に記載されているかは計算で求められるため、制御部４０がその位置をデータ抽出部１１に指示し、その位置のデータのみを波形入力用ＦＩＦＯ１２に書き込ませるようにすればよい。しかし、制御データについては、内容を解析しないと音響信号処理装置２が参照すべきデータであるか否かわからない場合もあるので、全てのデータを制御入力用ＦＩＦＯ１４に書き込んでおき、制御部４０に要否を判断させるようにするとよい。なお、波形データについても、全てのデータを波形入力用ＦＩＦＯ１２に書き込み、信号処理部３９に要否を判断させるようにしてもよい。

一方、波形出力用ＦＩＦＯ１３は、パケットに記載して出力すべき波形データを格納するバッファであり、信号処理部３９は、サンプリング周期毎に出力すべき波形データをここに書き込む。複数の伝送ｃｈ分の波形データを書き込むことも当然可能であり、パケットの先頭に近いバイトに書き込むデータを先に波形出力用ＦＩＦＯ１３に書き込んでおけばよい。

また、制御出力用ＦＩＦＯ１５は、パケットに記載して出力すべき制御データを格納するバッファであり、制御部４０は、出力すべき制御データをここに書き込む。
そして、フレームバッファ１６にパケットのデータが所定量（第１の所定量）蓄積されると、蓄積の進行に合わせて、波形出力用ＦＩＦＯ１３及び制御出力用ＦＩＦＯ１５のデータを、フレームバッファ１６の適当なアドレスに書き込んでパケットの内容を書き換える。

パケットの何バイト目にデータを書き込めばよいかは、波形データについては、何番目の伝送ｃｈを出力に使用するかに基づいて定めることができる。制御データについても、例えば、図２に示した制御データ１０４の領域をいくつかに区分し、どの区分を伝送に使用するかに基づいて定める等することができる。
また、マスタノードにおいては、パケット中の管理データ１０２の書き換えも行うが、この書き換えは、新たなパケットに記載すべきデータを制御出力用ＦＩＦＯ１５に書き込んでおき、このデータをフレームバッファに蓄積されたパケットに上書きして行うようにするとよい。

また、スレーブノードでは、フレームバッファ１６にパケットのデータが上記の第１の所定量より多い第２の所定量だけ蓄積されると、フレームバッファ１６はパケットの出力を開始し、セレクタ３５が第２の送信Ｉ／Ｆ３２への出力を選択していれば、パケットのデータを先頭から順に第２の送信Ｉ／Ｆ３２に渡して送信させる。マスタノードでは、ワードクロックのタイミングで第２の送信Ｉ／Ｆ３２に送信を開始させる。

なお、パケットのデータを書き換える際、一旦受信したパケットの内容をフレームバッファ１６に格納してから書き換えを行うのではなく、ビット毎あるいはバイト毎に、受信したパケットの内容、波形出力用ＦＩＦＯ１３の内容、および制御出力用ＦＩＦＯ１５の内容のうち適切なものを選択してフレームバッファ１６に書き込むようにしてもよい。この場合、受信したパケットの内容のうち、フレームバッファ１６に書き込まない部分は破棄することになる。
また、マスタノードについては、送信したパケットが正常に伝送されたなかった場合に後で内容を復元できるよう、伝送経路１周の正常な伝送が確認されるまで、送信したパケットの内容をフレームバッファ１６とは別にバッファしておく。
以上がパケット送信に関するデータ入出力部の機能である。

なお、上述のように、カスケード接続の場合、各ノードはパケットに伝送経路を１周させる間、１回しか読み書きを行わない。従って、第１，第２のデータ入出力部１０，２０のいずれか一方でしかデータの読み書きを行わない。そして、データの読み書きを行わない方のデータ入出力部では、単にデータをスルーさせるのみとする。データ抽出部へのデータの書き込みも行わなくてよい。

また、図示は省略したが、スレーブノードでは、データの読み書きを行う側のデータ入出力部におけるパケットの受信タイミングに同期させてＰＬＬ（Phase Locked Loop）によりサンプリングクロックを生成し、信号処理部３９に供給する。従って、データの補間を行わなくても波形データの受信タイミングと波形データの処理タイミングとを同期させることができるため、信号の品質劣化を防止することができる。
なお、ループ伝送の場合には、第１の受信Ｉ／Ｆ３１でパケットを受信するタイミングと第２の受信Ｉ／Ｆ３３でパケットを受信するタイミングとが一致しない場合もあるが、この場合、カスケード伝送の際にデータの読み書きに使用するデータ入出力部（ここでは第１のデータ入出力部１０）と対応するＩ／Ｆでパケットを受信するタイミングに同期させるとよい。

また、第１のデータ入出力部１０では、上記のサンプリングクロックに同期したネットワーククロックＮＣ２の生成も行い、第２の送信Ｉ／Ｆ３２に供給して、接続先との通信に使用させる。
マスタノードでは、図示しないクロック生成部がワードクロックを生成し、それをサンプリングクロックとして用いる。また、ネットワーククロックＮＣ２の生成も、そのワードクロックに同期させて行う。

ところで、図１（ａ）等からわかるように、パケットの送信先は、パケットの送信元と別のノードになる場合（図１（ａ）のノードＢ）と、送信元と同じノードになる場合（同ノードＡ，Ｃ）とがある。そして、前者の場合、パケットの送信は、パケットを受信した受信Ｉ／Ｆと別の組の送信Ｉ／Ｆから行い、後者の場合、同じ組の送信Ｉ／Ｆから行う。
セレクタ３５〜３８は、このような送信先の切り替えを行うために設けたものである。
そして、セレクタ３５とセレクタ３６は連動して動作し、セレクタ３５がフレームバッファ１６の出力を第２の送信Ｉ／Ｆ３２に流す状態では、セレクタ３６は第２の受信Ｉ／Ｆ３３で受信したデータをフレームバッファ２６に書き込み、第２のＩ／Ｆ側のノードと通信が可能な状態となる。

しかし、セレクタ３５とセレクタ３６とを折り返しラインＴＬ１の側に切り換えると、フレームバッファ１６の出力は、フレームバッファ２６に書き込み、そこから第１の送信Ｉ／Ｆ３４に渡して接続先に送信させる。従って、受信したパケットをその送信元に対して折り返し送信することになる。なおこのとき、データをフレームバッファ２６に書き込まず、ここをスルーしてフレームバッファ１６の出力を直接第１の送信Ｉ／Ｆ３４に渡すことができるようにしてもよい。また、ネットワーククロックは、送信するデータを供給する第１のデータ入出力部１０が生成したＮＣ２を使用させるようにするとよい。

また、この状態では、第２の受信Ｉ／Ｆ３３からパケットを受信しても、その内容はフレームバッファ２６には書き込まれない。しかし、その内容はデータ抽出部２１には書き込まれ、データ抽出部２１はこれを全て制御入力用ＦＩＦＯ２４に書き込んで制御部４０に入力する。また、この状態では、第２の送信Ｉ／Ｆ３２には、フレームバッファ１６の出力は供給されないが、制御部４０から直接データを渡して送信させる経路は設けている。

これらの入出力経路は、後述するテストパケットやそれに対する返答の送受信、あるいは、初期処理においてオーディオネットワークシステムを組み立てたり、システムの構成変更に係る処理を行ったりする際の通知やコマンドの送受信等に用いる。
また、ここではセレクタ３５，３６について説明したが、セレクタ３７，３８も、連動して動作することにより同様な機能を有する。そして、第２の受信Ｉ／Ｆ３３から受信したパケットに関し、折り返しを行うか否かを切り換えることができる。

以上をまとめると、音響信号処理装置２においては、所属するオーディオネットワークシステム中での各ノードの接続状態と、自機がマスタノードかスレーブノードかとに従い、図５に示したハードウェアが、検出したイベントに応じて以下の表１乃至表４のいずれかの処理を行うことにより、図１乃至図４を用いて説明したようなパケット及びデータの伝送に係る機能を実現することができる。ただし、表２では、カスケード接続の場合に常に第１のデータ入出力部１０をデータの入出力に使用する例を示しており、第２のデータ入出力部２０を使用する場合には、第１のデータ入出力部１０と第２のデータ入出力部２０の機能が逆になるよう、処理の内容を入れ替えればよい。

次に、図５に示した音響信号処理装置２において制御部４０のＣＰＵが実行する、ネットワークの構築や構成変更に関連する処理について説明する。
まず、音響信号処理装置２において、セレクタ３５〜３８は、初期状態では折り返しラインを選択するようにしている。そして、折り返しラインを選択している側（折り返し側）の１組の受信Ｉ／Ｆと送信Ｉ／Ｆの双方に通信ケーブルが装着され、ネットワーククロックの受信等により、他のノードとの間の物理的な接続が確認できると、ＣＰＵは、その送信Ｉ／Ｆから接続先に向けてテスト信号の送信を行う。

図６に示すのがこの送信のためのテスト信号送信処理のフローチャートである。
制御部４０のＣＰＵは、定期的に図６に示す処理を起動し、折り返し側に他ノードの物理的接続が確認できると（Ｓ１１）、折り返し側に問い合わせのテスト信号の送信を行って（Ｓ１２）、処理を終了する。この処理で、２組のＩ／Ｆの両方の側に送信を行う場合もある。また、ステップＳ１１では、１組の受信Ｉ／Ｆと送信Ｉ／Ｆに関してケーブルの接続先ノードが同一であることを確認する必要はない。

また、図５からわかるように、制御部４０から折り返し側の送信Ｉ／Ｆまでのデータ転送経路も、折り返し側の受信Ｉ／Ｆから制御部４０までのデータ転送経路も、上述のようにパケットを循環させる処理には使用しないため、音響信号処理装置２がオーディオネットワークシステムに組み込まれ、パケットの循環に関する処理を行っている場合でも、これとは独立にテスト信号の送受信を行うことができる。カスケード接続の場合の末端のノードは、このような動作を行うことになる。

次に、図７に、図６の処理で送信するテスト信号のデータ構成の例を示す。
この図に示すように、ここでは、テスト信号には、テスト信号であることを示すヘッダ、自機のＩＤ、自身が既にオーディオネットワークシステムに所属しているか否かを示す「システム所属有無」、所属するオーディオネットワークシステムの構成を示す「自システム構成」、およびそのシステム中でのマスタノードの優先度を示す「自システムマスタの優先度」の情報を含む。

これらの情報は、通信可否の確認には必ずしも必要なものではないが、オーディオネットワークシステムに組み込み可能な機器が新たに接続された場合に、速やかにシステムに組み込むことができるよう、ここで予め伝送経路の構築に必要な情報を渡しておくようにしたものである。後述する図８の処理で送信する返答のテスト信号も、基本的に同じ構成でよいが、どの機器からのテスト信号に対する返答であるかは明示するようにする。
なお、優先度とは、機器毎に設定され、その機器がどの程度優先的にマスタになるかを示す情報である。そしてここでは、オーディオネットワークシステムにおいて、システムを構成するノードのうち最も優先度の高いノードがマスタノードになるようにしている。優先度の値は、固定でも、手動または自動で変更できるようにしてもよい。

次に、図８に、オーディオネットワークシステムに属するノードがテスト信号を受信した場合の処理のフローチャートを示す。
制御部４０のＣＰＵは、音響信号処理装置２がオーディオネットワークシステムに属している状態でテスト信号を受信すると、図８のフローチャートに示す処理を開始する。なお、ここでいうテスト信号には、相手が図６のステップＳ１２で送信してくる問い合わせのテスト信号と、図８のステップＳ２４やＳ３０で送信してくる返答のテスト信号とがある。接続相手がオーディオネットワークシステムに組み込み可能な機器であれば、相手も同様に図６や図８に示す処理を行っており、問い合せのテスト信号やその返答を送信してくる。

そして、図８に示す処理では、まず、受信したテスト信号がカスケードの他端からのものであれば（Ｓ２１）、それが自身が送信したテスト信号に対する返答であるか否か判断する（Ｓ２２）。そして、ここで返答であれば、自機は新たにカスケードの他端のノードと接続され、このことによって自機が所属するオーディオネットワークシステムはループ接続になったと判断できるため、マスタノードに「ループ接続」を通知して（Ｓ２３）、処理を終了する。

一方、ステップＳ２２でＮＯであれば、問い合わせのテスト信号を受信したと判断できるため、テスト信号を受信した側の送信Ｉ／Ｆから返答のテスト信号を送信して（Ｓ２４）、処理を終了する。
また、ステップＳ２１でＮＯの場合、受信したテスト信号がシステム外からの返答であり（Ｓ２５）、かつ問い合わせ送信後所定時間内に受信していれば（Ｓ２６）、新たに自機が属するシステム外のノードと接続されたと判断できるため、マスタノードに「新規接続」を通知して（Ｓ２７）、処理を終了する。この通知には、新たに接続されたノードからの返事に記載されていた、そのノードが属するネットワークの構成の情報も含む。

ステップＳ２６で所定時間内でなければ、接続が適切になされていない可能性もあるため、エラー処理を行って（Ｓ２８）、処理を終了する。
また、ステップＳ２５でＮＯの場合、受信したテスト信号がシステム外からの問い合わせであれば（Ｓ２９）、テスト信号を受信した側の送信Ｉ／Ｆから返答のテスト信号を送信して（Ｓ３０）、処理を終了する。また、ステップＳ２９でもＮＯであれば、受信したデータに応じてその他の処理を行って（Ｓ３１）、処理を終了する。

以上の処理により、各ノードは、自機に新たなノードが接続された場合に、その旨を検出してマスタノードに通知することができる。なお、ステップＳ２３及びＳ２７でのマスタノードへの通知の送信は、循環させるパケットの制御データの部分に記載して行えばよい。また、自身がマスタノードである場合、通知ありのイベントを発生させてそれに応じた以下に説明する処理を行えばよい。
なお、オーディオネットワークシステムに属しないノードも、問い合わせのテスト信号に対して応答を返すが、問い合わせ元もオーディオネットワークシステムに属しないノードであった場合、すなわち単独のノード同士が接続された場合の処理は、図８のものとは若干異なる。この点については後述する。

次に、図９に、「新規接続」の通知を受けた場合のマスタノードの処理のフローチャートを示す。
マスタノードの制御部４０のＣＰＵは、「新規接続」の通知を受けると、図９のフローチャートに示す処理を開始する。

そして、自身が新規接続されたノードを含むネットワークのマスタノードになるか否かを決定する（Ｓ４１）。新規にノードが接続される場合、図１０（ａ）に示すノードＤのようにシステムに属していないノードの場合と、（ｂ）に示すノードＤのように既にシステムに属しているノードの場合があるが、ステップＳ４１では、前者の場合には新規に接続されたノードと、後者の場合には新規に接続されたノードが属するシステムにおけるマスタノードと、ネゴシエーションを行って、どちらが新たなシステムのマスタノードとなるかを決定すればよい。ネゴシエーションのためのメッセージは、パケットを循環させている範囲ではそのパケットに記載して、新規に検出した接続の先にはテスト信号と同じ経路で、送信することができる。
ステップＳ４１の後は、マスタノードになると決定した場合には（Ｓ４２）、新たに検出された接続の両側のノードに、その接続側のパケット折り返しの解除を指示し（Ｓ４３）、接続されている全てのノードを通るパケットの伝送経路が形成されるようにする。

その後、第１のデータ入出力部１０によりテストパケットを生成して第２の送信Ｉ／Ｆ３２から送信し（Ｓ４４）、伝送経路を１周して戻ってきたテストパケットを受信すると、その伝送経路の循環に要する時間に基づき、新規接続されたノードを含むシステムでの音響信号伝送可否を判断する（Ｓ４５）。具体的には、上述のように、次のワードクロックのタイミングまでに、マスタノードが送信したパケットのうち、次のパケットの先頭部分を生成して送信を開始できる程度の部分がマスタノードに戻ってきていれば、伝送可である。しかし、ノードの数が多すぎる場合には、これが間に合わない場合もある。
そして、その判断の結果伝送可能であれば（Ｓ４６）、新規接続されたノードを含むシステムの構成をその各ノードに通知し（Ｓ４７）、そのシステムでのカスケード伝送制御を開始して（Ｓ４８）、処理を終了する。

ステップＳ４６で伝送可能でなければ、エラー処理を行って（Ｓ５１）、処理を終了する。この処理の内容としては、接続はなかったものとして元通りのカスケード伝送に戻す、端のノードを順次システムから切り離しながらステップＳ４４〜Ｓ４６の処理を繰り返し、伝送可能な範囲で新たなシステムを構成し、カスケード伝送制御を開始する、操作パネルにエラーメッセージを表示してユーザの指示を待つ、等が考えられる。
また、ステップＳ４２でＮＯの場合、自身が属するシステムの構成のデータを次にマスタノードになるノードに送信する（Ｓ４９）と共に、スレーブノードとしての動作を開始し（Ｓ５０）、処理を終了する。この場合、次にマスタノードになるノードが、ステップＳ４３以下の処理を行い、新たな構成のシステムにおけるカスケード伝送制御を行う。

以上の処理により、カスケード接続の末端に新たなノードが追加で接続された場合に、そのノード（及びそのノードの先に接続されているノード）も加えた新たなオーディオネットワークシステムを構成し、その全体にパケットを循環させるデータの伝送を開始させることができる。

次に、図１１に、「ループ接続」の通知を受けた場合のマスタノードの処理のフローチャートを示す。
マスタノードの制御部４０のＣＰＵは、「ループ接続」の通知を受けると、図１１のフローチャートに示す処理を開始する。この場合、システムを構成するノード自体に変更はないので、マスタノードは変わらない。

そして、この処理では、まずカスケードの両端のノードにパケット折り返しの解除を指示し（Ｓ６１）、カスケードの両端を繋ぐ通信ケーブルを利用して図１（ｂ）に示したような２つの伝送経路が形成されるようにする。
その後、第１のデータ入出力部１０によりテストパケットを生成して第２の送信Ｉ／Ｆ３２から送信し（Ｓ６２）、テストパケットの循環を確認する（Ｓ６３）。そして、音響信号の伝送に問題ないと判断されれば（Ｓ６４）、カスケード接続の際には無効化していた第２のデータ入出力部２０のパケット生成機能を有効化する（Ｓ６５）。

そして、第２のデータ入出力部２０によりテストパケットを生成して第１の送信Ｉ／Ｆ３４から送信し（Ｓ６６）、ステップＳ６３の場合と同様にテストパケットの循環を確認する（Ｓ６７）。ここでも問題なければ（Ｓ６８）、ループ接続時の動作として設定されているモードに応じた指示を行い（Ｓ６９〜Ｓ７１）、ループ伝送制御を開始して（Ｓ７２）、処理を終了する。

ここで行う指示は、二重化の場合には、２つの伝送経路で同じデータを記載したパケットを循環させることから、各ノードに対し、第２のデータ入出力部２０でも第１のデータ入出力部１０と同じデータをパケット（の同じ位置）に書き込む指示である。
また、二倍化の場合には、カスケード接続時に伝送していた内容は残しつつ、もう１つの伝送経路を循環させるパケットには別のデータを記載するため、各ノードに対し、第１のデータ入出力部１０でカスケード接続時と同様なデータ入出力を行い維持しつつ、第２のデータ入出力部２０で追加のｃｈのデータ入出力を行うように指示する。

また、ステップＳ６４又はＳ６８で伝送に問題があった場合には、エラー処理を行って（Ｓ７３）、処理を終了する。この処理としては、接続はなかったものとして元通りのカスケード伝送に戻す、操作パネルにエラーメッセージを表示してユーザの指示を待つ、等が考えられるが、カスケード接続の場合のように、一部のノードを切り離すことはできない。

以上の処理により、カスケード接続の末端のノード同士が新たに接続された場合に、ループ接続のオーディオネットワークシステムを構成し、２つの伝送経路にパケットを循環させるデータの伝送を開始させることができる。また、これに際し、二重化と二倍化のうち、ユーザが任意に選択した動作を行うことができ、伝送の安定化又は帯域幅の増加のいずれかを行うことができる。

なお、電源投入時等、オーディオネットワークシステムにおいて最初に伝送経路を作成する場合にも、概ね同様な処理で行うことができる。この場合、図８に示した処理においては、自機がシステムに属していないため、受信するテスト信号は常にシステム外からと判断することになる。そして、ステップＳ２５でＹＥＳの場合、返事の送信元もシステムに属していなければ、送信元との間の接続は確認できたが現在は初期の伝送経路作成中であると判断し、以後送信するテスト信号の「自システム構成」に、その送信元の情報及びその送信元から送信されてくるテスト信号の「自システム構成」に含まれる未知のノードの情報も加える。

そして、接続されている各ノードが以上のような処理を行っていれば、いずれは、「自システム構成」に、自機とカスケード接続又はループ接続されている全てのノードの情報が記載される。そこで、所定時間あるいは「自システム構成」の内容に変化がなくなるまで待機し、その後、「自システム構成」に記載されたノード間でネゴシエーションを行ってマスタノードを決定した後、図９のステップＳ４２以下の処理を行うことにより、自機と自機とカスケード接続又はループ接続されている全てのノードを含む伝送経路を構築することができる。

このとき、ノード間の全ての接続が、「新たに検出された接続」であるとする。ただし、各ノードがループ上に接続されている場合には、まずどこか１ヶ所の接続がないものとしてカスケード伝送制御の開始を試み、それが成功した場合に、末端のノードからの「ループ接続」の通知を待って図１１の処理を行い、ループ伝送制御に移行するようにするとよい。

以上の処理により、電源投入時や最初に２つのノードが接続された場合等でも、パケットの伝送経路を自動的に構築することができる。なお、電源投入や接続のタイミングが遅れ、初期の経路構築に間に合わなかったノードについても、図６乃至図１１を用いて説明した処理により新たに接続されたノードとしてシステムに追加できることは、もちろんである。

次に、ノードが結線の切断を検出した場合の処理について説明する。
新たなノードが追加された場合には、スレーブノードはマスタノードにまず通知を行ってからマスタノードの指示に従って動作を行うが、切断の検出の場合には、自身の判断で速やかに対処の処理を行い、切断によるデータ伝送への影響を最小限に抑えるようにする。

まず図１２に、カスケード伝送中に下流側のノードとの接続の切断を検出した場合の処理のフローチャートを示す。
オーディオネットワークシステムに属する各ノードにおいて、制御部４０のＣＰＵは、マスタノードでもスレーブノードでも、カスケード伝送中に伝送路の下流側（マスタノードと反対側、ただし、マスタノードから見た場合には両側が下流）のノードとの間の接続の切断を検出した場合、図１２のフローチャートに示す処理を開始する。

なお、切断の検出は、ネットワーククロックの有無によって行うことができる。ネットワーク回線上には、上位層からの送信データの有無に関わらず、絶えずキャリア信号であるネットワーククロックが流れており、その信号が検出できない場合には、ノード間を接続する通信ケーブルの切断や、隣接ノードのダウン等の発生が考えられるためである。また、１組の送信Ｉ／Ｆと受信Ｉ／Ｆのいずれかについて切断を検出した場合、その両方について接続が切断されたと判断する。一方でも接続が切断されると、伝送経路が維持できないためである。

そして、図１２の処理においては、まずマスタノードに「カスケード切断」を通知する（Ｓ８１）と共に、現在送信中のパケットの送信完了まで待機する（Ｓ８２）。そしてその後、切断を検出した下流側のセレクタを折り返しライン側に切り換えてパケット折り返しを開始し（Ｓ８３）、処理を終了する。

なお、パケットの送信完了まで待機するのは、パケットの送信中に伝送路の切断が発生することも考えられ、このような場合には、切断後のパケットを折り返し送信してしまうと、不完全なパケットを他のノードに送信してしまうので、パケットの残りの部分を切断された経路に送出して廃棄するためである。
また、ステップＳ８３でのスイッチの切り換えは、速やかな対応が必要であるから、ＣＰＵを経由することなく、Ｉ／Ｆからの信号に基づきハードウェアによって行うようにしてもよい。

以上の処理により、各ノードは、下流側の接続の切断を検出した場合に自動的にパケット折り返しを開始し、システム全体として、切断された部分より先のノードを切り離し、残りのノードにパケットを循環させる伝送経路を自動的に構築できる。
また、マスタノードが、「カスケード切断」の通知を受けた場合に、その通知に応じて通知送信元より先のノードをシステムの構成要素から除外し、システムに残っているノードに変更後のシステム構成の情報を通知すれば、変更後のシステム構成の情報を各ノードに共有させることができる。

また、マスタノードに、次のパケットの送信タイミングまでに「カスケード切断」の通知が届かなくても、マスタノードは、送出したパケットが完全な状態で戻ってこないことにより、伝送経路上のどこかで異常が発生してパケットが失われたことがわかるため、この場合、バッファしておいたデータを用いて、前回送信したパケットと同じパケットを再度送信する。
そして、このパケットの送信が開始されるまでには、ステップＳ１０３の処理により、新たな伝送経路が構成されているはずであるから、送信したパケットは、システムに残っている各ノードを通ってマスタノードに戻り、各ノードは、破棄されたパケットに記載されていたデータを取得することができる。

なお、この場合、信号処理部３９が波形データを受け取るタイミングが１サンプリング周期遅れる。そこで、このような事態の発生に備え、各ノードに、波形データをパケットから読み出してから信号処理部３９の信号処理に供するまでに、バッファを設けてデフォルトで２〜３サンプリング期間程度遅延を行うようにしておき、伝送経路切断のためにデータの受信が遅れた場合には、その遅延量を減らして、信号処理部３９への波形データの供給タイミングにずれが生じないようにするとよい。

また、伝送路の切断タイミングとパケットの位置の関係によっては、パケットの先頭から切断箇所までの部分がマスタノードに送信されてしまうこともある。このような場合には、マスタノードにおいて、受信したパケットの後端が欠けていることがわかった時点で、そのパケットを廃棄するようにするとよい。また、次のパケットを送信し始めるまでに後端が欠けていることがわからない（欠けた部分がまだ届いていない）場合もあるが、このような場合には、一旦送信を開始したパケットの送信を中止することは難しいので、欠けた部分に無音のデータを補って送信を継続するとよい。

また、各ノードにおいて、上流側、すなわちマスタノードのある側についても、ネットワーククロックが検出できなくなった場合には、図１２の処理を行うようにしてもよい（ただし、この場合にはステップＳ１０１での送信はできない）。ステップＳ１０２及びＳ１０３の処理をハードウェアで行うようにした場合には、上流側か下流側かに関わらず、ネットワーククロックの検出がなくなったことをトリガにセレクタの切り替えを行う方が、構成を単純化できる。

また、伝送経路では、ネットワーククロックが流れていても、回線トラブルにより、パケットが送信できなくなる場合もあり得る。そこで、このような事態の発生を考慮し、各ノードにおいて、下流にパケットを送信した後、カスケードの端で折り返されて戻ってくるパケットの受信予定時刻＋所定誤差α以内にそのパケットの受信がない場合でも、下流側で接続が切断されたものとして、図１２のフローチャートに示した処理を行うようにしてもよい。

次に、図１３に、カスケード伝送中に所定期間マスタ側からのパケット受信がない場合のスレーブノードのフローチャートを示す。
スレーブノードにおいて、制御部４０のＣＰＵは、カスケード伝送中に所定期間マスタ側からのパケット受信がない場合、図１３のフローチャートに示す処理を開始する。この場合、自身は所属していたシステムにおけるマスタノードと通信ができない状態になったと考えられるため、接続が確認できるノードにより新たにオーディオネットワークシステムを構成するための処理を行うのである。なお、それまで保持していたシステム構成の情報や、図６や図８の処理で送受信するテスト信号により、自身に（直接又は間接に）接続されているノード及びその接続順は把握できるとする。その結果、自身がどのノードとも接続されていなければ、図１３の処理を行う必要はない。

そして、図１３に示す処理ではまず、接続が確認できるノード間でネゴシエーションを行い、いずれがマスタノードになるかを決定する（Ｓ９１）。そして、自身がマスタノードになると決定した場合には（Ｓ９２）、全ノードに、他ノードと接続が確認できた側のパケット折り返しの解除を指示する（Ｓ９３）。カスケード伝送中にマスタノードとの接続が切断された場合、残りのノードはカスケード接続されているはずであるから、その両端のノード以外は、両側のパケット折り返しが解除されるはずである。

その後、第１のデータ入出力部１０におけるパケット生成機能を有効化してマスタノードとしてパケットの送信を行うことができるようにし（Ｓ９４）、図９のステップＳ４４〜Ｓ４８，Ｓ５１の場合と同様、音響信号が伝送可能であることを確認できれば、カスケード伝送制御を開始して（Ｓ９５〜Ｓ９９，Ｓ１０１）、処理を終了する。
また、ステップＳ９２でＮＯであれば、スレーブノードとしての動作を開始して（Ｓ１００）、処理を終了する。

以上の処理により、カスケード伝送中にマスタノードとの接続が切断された場合でも、残りのノードにより、パケットを循環させる伝送経路を自動的に構築し、データの伝送を継続することができる。
なお、波形データについては、マスタノードが最初に送信するパケットに無音のデータを書き込んでおけば、送信元のノードがなくなった伝送ｃｈについては、その後無音のデータが維持され、その伝送ｃｈのデータを読み取って信号処理に用いるノードがあったとしても、送信元がなくなったことに伴い音がなくなるという以上には、特に問題は発生しない。

次に、図１４に、ループ伝送中に隣接ノードとの接続の切断を検出した場合の処理のフローチャートを示す。
オーディオネットワークシステムに属する各ノードにおいて、制御部４０のＣＰＵは、マスタノードでもスレーブノードでも、ループ伝送中に隣接ノードとの間の接続の切断を検出した場合、図１４のフローチャートに示す処理を開始する。なお、切断の検出を、ネットワーククロックの有無によって行うことができることは、図１２の処理の説明で述べた通りである。

そして、図１４の処理においては、まず全ノードに「ループ切断」を通知する（Ｓ１１１）と共に、現在送信中のパケットの送信完了まで待機する（Ｓ１１２）。そしてその後、切断を検出した側のセレクタを折り返しライン側に切り換えてパケット折り返しを開始し（Ｓ１１３）、処理を終了する。

以上の処理により、各ノードは、隣接ノードとの間の接続の切断を検出した場合に自動的にパケット折り返しを開始することができる。また、切断箇所の両側のノードがパケットの折り返しを開始するため、図１５（ａ）に示すような接続ケーブルの断線の場合も、（ｂ）に示すようなノードの機能停止の場合も、残りの通信ケーブルとノードにより、ループ伝送の経路から切断箇所を端部とするカスケード伝送の経路を自動的に構築できる。
ただし、この場合、ループ伝送からカスケード伝送に切り換わるため、次のパケットを伝送する前に、各ノードは、カスケード伝送では使用しないデータ入出力部のデータ入出力を停止させる必要がある。また、マスタノードは、併せて使用しないパケット生成機能も停止させる必要がある。

そして、各ノードは、パケット送信後、次の受信タイミング＋所定誤差αまでに次のパケットを受信しない又は送出したパケットが戻ってこないことにより、伝送経路上のどこかで異常が発生してパケットが失われ、以後自身の属するシステムがカスケード伝送に移行することがわかるため、このことをトリガに、カスケード伝送では使用しないデータ入出力部のデータ入出力を停止及びパケット生成機能の停止を行う。

また、マスタノードは、次にパケットを送信するタイミングでは、バッファしておいたデータを用いて、第１のデータ入出力部１０により、ここから前回送信したパケットと同じパケットを再度送信する。
また、マスタノードが、「ループ切断」の通知を受けた場合に、その通知に応じてシステム構成の情報をカスケード接続のものに変更し、システムに残っているノードに変更後のシステム構成の情報を通知すれば、変更後のシステム構成の情報を各ノードに共有させることができる。

ループ伝送において、二重化動作を行っていた場合には、以上の処理により、ループの１箇所で断線やノードの機能停止が発生しても、データの伝送にパケットの破棄に伴って１サンプル分の遅延が生じるだけで、以後カスケード伝送を行って、ループ伝送時と同じデータの伝送を行うことができる。
また、ループ伝送において二倍化動作を行っていた場合には、カスケード伝送に移行すると、追加ｃｈ分のデータの伝送は行えなくなってしまうが、半分の伝送ｃｈを維持したデータ伝送は継続できる。そして、二倍化動作を行う場合でも、カスケード伝送時でも使用できる伝送ｃｈを優先的に使用し、追加ｃｈはそれで足りない場合のみ使用するようにすれば、追加ｃｈ分のデータ伝送が行えなくなることの弊害を最小限に抑えてデータ伝送を継続することができる。

なお、必ずしもループ切断を検出した次のサンプリング周期から新しい伝送経路でのパケット伝送を再開できるようにしなくてもよく、ループ切断後数サンプリング周期かけて、各ノードにループ切断後のシステム構成や伝送経路の情報を共有させると共に、データ入出力部の機能停止等、新たなシステム構成に合った動作の設定を行わせ、その後にパケット伝送を再開するようにしてもよい。このようにすると、ループ切断時に多少の音飛びが発生するが、各音響信号処理装置２において信号処理部３９にフィルタを設けて急激な波形データの変化を緩和する等の処置をすれば、音飛びがさほど問題とならないようにすることができる。

以上で実施形態の説明を終了するが、装置の構成、データの構成、具体的な処理内容等が上述の実施形態で説明したものに限られないことはもちろんである。
例えば、１サンプリング周期に１つのパケットを循環させることは必須ではなく、１サンプリング周期に複数のパケットを循環させたり、複数サンプリング周期につき１つのパケットを循環させ、そこに複数サンプリング周期分の波形データを記載することも考えられる。
また、パケットの構成について、波形データと制御データの領域の比率を変更してもよいことは、もちろんである。いずれかの領域のサイズを０にしてもよい。

また、各音響信号処理装置に設ける送受信Ｉ／Ｆの組数を増やし、カスケード接続でも複数の伝送経路を形成できるようにしてもよい。例えば、各音響信号処理装置に４組の受信Ｉ／Ｆと送信Ｉ／Ｆを設け、２組ずつのＩ／Ｆについてそれぞれ、上述した実施形態における２組のＩ／Ｆと同様な運用をするようにしてもよい。
また、これらの変形及び実施例の説明において述べた変形は、矛盾しない範囲で任意に組み合わせて適用可能である。

以上の説明から明らかなように、この発明のネットワークシステムによれば、複数のノード間で音響信号の伝送を行うためのネットワークシステムを構築する場合に、ネットワークに一定の伝送帯域幅を維持できるようにすると共に、伝送帯域幅の増加も容易に行えるようにすることができる。
従って、この発明を適用することにより、ネットワークシステムの利便性を向上させることができる。

この発明のネットワークシステムの実施形態であるオーディオネットワークシステムの概略を示す図である。 図１に示した伝送経路で伝送されるパケットの構成例を示す図である。 図２に示したパケットの伝送タイミングを示す図である。 オーディオネットワークシステム上での図２に示したパケットの伝送状況を示す図である。 図１に示したオーディオネットワークシステムを構成する各ノードとなる音響信号処理装置のハードウェア構成を、パケット伝送に関連する部分を中心に示す図である。

音響信号処理装置の制御部のＣＰＵが実行するテスト信号送信処理のフローチャートである。 図６の処理で送信するテスト信号のデータ構成の例を示す図である。 音響信号処理装置の制御部のＣＰＵが実行する、テスト信号を受信した場合の処理のフローチャートである。 「新規接続」の通知を受けた場合のマスタノードの処理のフローチャートである。 オーディオネットワークシステムに新規にノードが接続される場合の接続例を示す図である。

「ループ接続」の通知を受けた場合のマスタノードの処理のフローチャートである。 カスケード伝送中に下流側のノードとの接続の切断を検出した場合の処理のフローチャートである。 カスケード伝送中に所定期間マスタ側からのパケット受信がない場合のスレーブノードのフローチャートである。 ループ伝送中に隣接ノードとの接続の切断を検出した場合の処理のフローチャートである。 ループ切断時の伝送経路の変更例を示す図である。

符号の説明

１…オーディオネットワークシステム、２…音響信号処理装置、１０…第１のデータ入出力部、１１，２１…データ抽出部、１２，２２…波形入力用ＦＩＦＯ、１３，２３…波形出力用ＦＩＦＯ、１４，２４…制御入力用ＦＩＦＯ、１５，２５…制御出力用ＦＩＦＯ、１６，２６…フレームバッファ、３１，３３…第１，第２の受信Ｉ／Ｆ、３２，３４…第２，第１の送信Ｉ／Ｆ、３５〜３８…セレクタ、３９…信号処理部、４０…制御部、１００…パケット、ＮＣ１〜ＮＣ４…ネットワーククロック、ＴＬ１，ＴＬ２…折り返しライン

Claims (6)

1. それぞれ受信手段及び送信手段を２組備えた複数のノードを、順次、あるノードの１組の受信手段及び送信手段と別のノードの１組の送信手段及び受信手段とを通信ケーブルで接続し、接続された各ノード間において双方向のデータ伝送が可能なネットワークシステムであって、
   前記複数のノードのうち１のノードがマスタノードとなり、
   前記マスタノードは、Ｎ（Ｎは整数）チャンネルの音響信号のデータを含むパケットを、サンプリング周期毎に形成してループ状に形成された伝送路における次のノードに送信するとともに、当該マスタノードが直前のサンプリング周期にて送信し前記ループ状の伝送路を巡回した前記パケットを、サンプリング周期毎に前記ループ状の伝送路における前のノードから受信し、
   前記接続された各ノード間においては、前記パケットが、前記サンプリング周期毎に前記ループ状の伝送路を一方向に巡回し、
   前記通信ケーブルにより前記複数のノードがカスケード状に接続された場合には、その複数のノードのうち両端のノードで前記パケットの伝送を折り返すことにより前記各ノード間で前記パケットが巡回するループ状の伝送路を１つ形成して、その伝送路に前記サンプリング周期毎に１つの前記パケットを巡回させることにより、その各ノード間でＮチャンネルの音響信号の伝送を行い、
   前記カスケード状に接続された複数のノードのうち両端のノード同士が接続され前記複数のノードがリング状に接続された場合には、前記両端のノードが前記折り返しに代えて該ノード間での双方向の伝送を開始することにより、前記各ノード間で前記パケットが巡回するループ状の伝送路であってパケットの伝送方向が互いに異なるものを２つ形成して、一方の伝送路に第１の前記パケットを巡回させ、他方の伝送路に第１の前記パケットと異なるチャンネルの音響信号のデータを含む第２の前記パケットを巡回させることで、その各ノード間で２Ｎチャンネルの音響信号の伝送を行うことを特徴とするネットワークシステム。
2. 前記複数のノードがリング状に接続された場合の伝送動作を、二重化ループモードに指定するモード指定手段を有し、
   前記二重化ループモードが指定されている場合は、前記２Ｎチャンネルの音響信号の伝送に代えて、前記形成されたループ状の２つの伝送路で同じ音響信号のデータを含むパケットを巡回させることによりＮチャンネルの音響信号の伝送を二重化して行うことを特徴とする請求項１に記載のネットワークシステム。
3. 前記複数のノードがリング状に接続された場合に、該接続により形成されたループ状の伝送路におけるパケットの巡回を確認する確認手段を有し、
   該確認手段によりパケットの巡回が確認された場合に、前記形成されたループ状の伝送路における前記音響信号のデータを含むパケットの巡回を開始することを特徴とする請求項１又は２に記載のネットワークシステム。
4. 受信手段及び送信手段を２組備えた音響信号処理装置であって、
   該音響信号処理装置は、複数の音響信号処理装置を、順次、ある装置の１組の受信手段及び送信手段と別の装置の１組の送信手段及び受信手段とを通信ケーブルで接続し、接続された音響信号処理装置間において双方向のデータ伝送が可能であり、前記複数の音響信号処理装置のうち特定の１の装置が、Ｎ（Ｎは整数）チャンネルの音響信号のデータを含むパケットを、サンプリング周期毎に形成してループ状に形成された伝送路における次の音響信号処理装置に送信するとともに、当該特定の１の装置が直前のサンプリング周期にて送信し前記ループ状の伝送路を巡回した前記パケットを、サンプリング周期毎に前記ループ状の伝送路における前の音響信号処理装置から受信し、前記接続された各装置間においては、前記パケットが、前記サンプリング周期毎に前記ループ状の伝送路を一方向に巡回するネットワークシステムを構成するものであり、
   前記２組の受信手段及び送信手段のうちの１組のみにて前記双方向のデータ伝送が可能な第１の状態において、該双方向のデータ伝送が可能な受信手段が受信した前記パケットを、同じ組の送信手段から送信する折り返し動作により、前記サンプリング周期毎にＮチャンネルの音響信号の伝送を行い、
   前記２組の受信手段及び送信手段のいずれも前記双方向のデータ伝送が可能な第２の状態となったことを検知し、
   該検知に応じて、前記折り返しを中止して、一方の組の受信手段が受信した前記パケットを他方の組の送信手段から送信する双方向動作に移行し、パケットの伝送方向が互いに異なる２つの前記伝送路について相互に異なるチャンネルの音響信号のデータを含む前記パケットを伝送することにより、前記サンプリング周期毎に２Ｎチャンネルの音響信号の伝送を行う通信制御手段を設けたことを特徴とする音響信号処理装置。
5. 二重化ループモードを設定するモード設定手段を有し、
   前記通信制御手段は、前記二重化ループモードが設定されている場合は、前記検知に応じて同じ音響信号のデータを含む前記パケットを２つの前記伝送路に伝送することにより、前記２Ｎチャンネルの音響信号の伝送に代えて、Ｎチャンネルの音響信号の伝送を二重化して行うことを特徴とする、請求項４に記載の音響信号処理装置。
6. 前記通信制御手段は、
   前記第１の状態から前記第２の状態となったことを検知したことに応じて、前記２つの伝送路におけるパケットの巡回をそれぞれ確認し、当該パケットの巡回が確認された場合に前記双方向動作に移行することを特徴とする請求項４又は５に記載の音響信号処理装置。

Images